商用车电驱桥发展现状综述

商用车电驱桥发展现状综述摘要：伴随国内双碳目标的建立，发展新能源汽车已经上升为国家战略，电驱桥可作为新能源商用车传动系统的主要技术路线。

首先，本文阐述了当前主要的三种电驱桥形式：中央集中电驱桥、轮边分布式电驱桥和轮毂电机电驱桥，详细介绍了三种电驱桥的特点及主要厂家；进一步，阐述了三种电驱桥的优缺点，并对电驱桥的发展趋势和技术革新方向做了深入的研究；最后，总结了商用车各种电驱桥的特点，并预测未来发展的主流技术路线。

关键字：商用车电驱桥分类优缺点发展方向1研究背景中国商用车正在进入新的发展阶段，全球商用车都在追求低碳转型，我国更是提出了“2030年碳达峰、2060年碳中和”的双碳目标，发展新能源汽车已经上升为坚定不移的国家战略。

在此背景下，商用车行业涌现出了换电、氢能内燃机、增程混、燃料电池、甲醇等多条新型技术路线，对于身处行业的车企而言，是机遇更是挑战，商用车的电动化和智能化，是一场关于科技的革命[1]。

基于以上背景，开发新能源商用车电驱桥将是商用车传统企业未来转型发展的重要方向，因此，将电驱动桥作为未来电新能源动力总成的发展的目标，逐渐成为各大企业重点争夺的战略制高点。

2电驱桥的分类(a)中央集中电驱桥（b）轮边驱动电驱桥（c）轮毂电机电驱桥图1 电驱桥分类电驱桥由传统车桥衍变而来，起着承受负载、降低转速、增大扭矩、保证两侧车轮差速、以及制动功能，电驱桥作为一种电动化时代的新产物，代替了传统汽车的发动机+变速器+车桥的组合，通过集成电机、电控和减速机，即电驱桥“三合一”结构，实现了车辆的动力输出、传递和制动等功能。

随着国内外碳中和碳达峰要求以及汽车行业电动化、智能化和无人化的总体发展趋势，新能源汽车的迅猛发展，形成了不同技术路线是电驱桥结构，主要可分为中央集中电驱桥见图1（a）、分布式轮边电驱桥见图1（b）和轮毂电机电驱桥见图1（c）[2]，具体见下文：2.1集成式中央电机电驱桥按照动力输出轴可将电驱桥分为平行轴式电驱、桥垂直轴式电驱桥和同轴式电驱桥；按照差速器类型又可分为机械差速器和电子差速器；按照电机数量又分为单电机和双电机驱动桥。

其中，平行轴式电驱桥可分为整体式和断开式。

表1 中央集中式电驱桥分类图例特点及主要厂家（输出扭矩区分）平行轴电驱桥整体式电驱桥桥壳完整一体，一般通过铸造或者冲焊获得，主要厂家法士特-FS2EA450-45000Nm、一汽解放32000Nm 电驱，重汽56000Nm电驱等断开式主要是桥壳与电驱动非整体式，便于总体布置，主要厂家博世40000Nm 电驱桥、凯博易控36000Nm 电驱桥、艾利逊130D-47000Nm 电驱桥。

垂直轴电驱桥电机输入轴转向与驱动轮转向垂直，需要增加双曲线减速齿轮副，桥两侧载荷不平衡，容易对桥壳产生人额外扭矩，主要厂家：德纳非公路中央电驱桥-635Nm ，主要用于城市客车。

同轴式电驱桥同轴电驱桥结构紧凑，无偏质量，采用行星轮系，主要有采埃孚54800Nm 电驱桥和德纳ES 系列电驱桥：最大扭矩5700Nm 。

2.2分布式轮边电驱桥分布式轮边电驱桥是取消了传统动力传动系统的机械差速器、桥壳和半轴，在车轮旁边安装驱动电机和减速器，一般使用刚性下沉式整体桥，悬架系统采用钢板弹簧，也可以使用气囊减震和螺旋弹簧加减震筒的结构，由于取消了桥包和桥壳以及半轴，机构空间增大，整桥重量大幅减轻。

轮边电机桥通常是平行轴结构，轮驱动轮转速一般600~1400r/min ，至少需要3级减速才能满足车轮转速需求。

首先动力从电机输出轴出来要经过2级减速，速比能达到8~15，再经过最后一级轮边减速，使总减速比达到30~50，把近万转的电机转速降下来，得到需要的扭矩，一般输入和输出不同轴。

轮边电驱桥应用最广泛是比亚迪的纯电城市公交车和采埃孚AVE130轮边电驱桥，见图2。

（a）比亚迪EQ14轮边电驱桥（b）采埃孚轮边电驱桥AVE130图2 典型的轮边电驱桥结构2.3轮毂电机电驱桥轮毂电机电驱桥是把电机直接集成到轮毂（轮辋/钢圈）内，通常是独立悬挂或者乘用车的麦弗逊悬挂；另外轮毂电机由于受到空间限制（目前轮毂电机多用于乘用车前桥，驱动的同时集成了制动部分和转向部分，见图3。

（a）荷兰E-traction轮毂电机（b）湖北泰特轮毂电机桥图3 典型的轮毂电机电驱桥轮毂电机一般采用低速大扭矩电机，为了减小轴向尺寸应用盘式电机，为了得到低速大扭矩，多采用外转子电机。

轮毂电机驱动桥由于生产高成且装配制造复杂，短时期内很难再商用车推广。

但是，在军用领域多轮式战车，可替代传统变速箱，传统变速器需要各种圆柱齿轮、直齿锥齿轮、螺旋伞齿轮等，结构复杂且自身重量难以控制，采用轮毂电机可实现多轮的自控制，尤其在越野工况下，具有不可比拟的优势，同时可取消机械差速器，进一步降低驱动系统重量。

3不同类电驱桥优缺点及发展趋势目前平行轴电驱桥在乘用车应用最广泛，商用车中轻卡应用最多；轮边电驱桥因为技术难度较高，采用不多；轮毂电机控制技术较难，目前未有商业化趋势[3,4]。

就三者的优缺点见表2分析。

3.1 不同种类电驱桥优缺点表2 三种技术路线电驱桥优缺点分析类型优点缺点集中电驱桥a、直接可用由传统商用车桥改造而来，开发成本低和开发时间短；b、与传统桥相比，效率高（动力系统效率普遍在90%左右）；c、相比较传统系统，电驱桥整体重量大幅降低。

a、簧下质量增加、车辆平顺度和舒适性严重降低；b、产品成熟度低，尽管研制厂家众多，但是在集中电驱桥这方面尚未形成明显的优劣势，都处于验证阶段；c、可靠度低，可靠性需要进一步评估轮边a、传动链短，质量降低，效率提高；a、成本较高，装配和维修成本高；电驱桥b、降低桥高度，有利于整车布置，形成低地板桥；c、承载能力较大，可用于中重型商用车；b、结构相对复杂，单侧驱动需要单独电机和电源转换装置；c、取消机械差速器后需要安装电子差速器，控制难度较高。

轮毂电驱桥a、传动链更短，传动效率高，不存在动态不平衡，并且质量轻；b、结构紧凑，更有利于整车布置，基本不占用底盘空间；c、独立驱动，无需增加差速器。

a、设计空间小，有限的轮辋内要安装电机、减速机构，难度较大；b、轮辋异形尺寸，需要与轮毂配套开发，通用性比较低；c、驱动轮之间转速控制难度很大。

3.2产品高集成化加速推进电驱桥动力传动链更短、更集中，显著提高了传动效率。

随着制造技术的提高，中央集中式电驱桥逐步从电机+减速器+桥总成的模块化组合方式，变化为“二合一”、“三合一”等模式，将控制器、电机和减速器等整体集合，如此，不仅有效降低了电驱桥总成重量，同时，集成化设计更容易降低产品的故障率。

轮边电驱桥进一步取消了整体式桥壳、半轴、机械差速器等，使结构更为简化，整备质量更轻；轮毂驱动更是将减速器也取消，直接采用大扭矩、低速电机驱动，整个驱动系统集成于轮辋之内。

因此，电驱桥发展正在朝着高集成、轻量化、结构简单化发展[5]。

3.3 结构的优化使总布置更容易取消传统变速器、传动轴等动力传递部件的集中式电驱桥，将更有利于商用车动力电池组的布置，电驱桥结构简化、高度集成，为底盘保留了足够的空间去进行总布置安排；轮边驱动采用下沉式桥身，保证桥本身刚度的前提下进一步增加底盘布置空间；轮毂电机采用无桥设计，单侧电机集成与大尺寸轮毂，对于新能源汽车底盘布置具有绝对性的优势。

3.4 技术迭代速度越来越快电驱桥正在朝着电动化和智能化的方向快速发展，首先在电机方面，永磁同步电机正在替代感应异步电机，前者功率密度高、运行效率高、结构简洁紧凑、转矩大且平顺、调速性能好，目前在新能源车辆渗透率高于90%；其次在电线绕组方面，扁线油冷正在快速代替圆线水冷技术，使电机具有更高的槽满率，相比圆线电机，铜损下降24%，效率提高1~2%；最后在核心硬件上，高频损耗小且散热能力强的SiC芯片正在取代IGBT芯片。

4结论电驱桥是新能源商用车主要技术路线，长期以来，商用车厂家或者动力总成零部件厂家主要以中央集中式电驱桥研制为主，尤其集中在平行轴电驱桥的形势，究其原因，平行轴电驱桥可以直接借用传统桥和差速器结构，开发成本小，难度低，但是，中央集中电驱桥簧下质量大的技术缺陷不可避免，当前，尽管商场产品丰富，但是未有哪种产品具有压倒性优势，集中电驱桥正处于市场红海。

轮边电驱桥取消了机械差速器，簧下质量降低明显，同时才采用扭矩略小的电机，所匹配电机尺寸更加紧凑，有利于整车布置，控制难度介于二者之间。

轮毂电机电驱桥具有很强的机动灵活性，适合于多轮驱动的越野车辆，在商用车领域由于成本因素，短时间内很难大规模推广。

因此，未来轮边电驱桥将是新能源商用车动力总成的主要形式。

参考文献[1]李江, 陈奇锋, 张伟. 纯电动重卡动力总成结构研究[J]. 汽车实用技术, 2021, 46(19): 17-19.[2]王特特, 赵铁栓. 新能源商用车电驱动系统综述[J]. 南方农机, 2021, 52(18): 115-119.[3]潘运平, 周恩, 吴昌权等. 平行式电驱桥的传动效率理论建模研究[J]. 数字制造科学, 2021, 19(03): 182-186+191.[4]商讯. 艾里逊变速箱和Emergency One正式启动电驱桥集成合作[J]. 商用汽车, 2021, No. 364(05): 91.[5]张华. 艾里逊变速箱：推出电动卡车和超低地板电动城市客车用集成化电驱动桥[J]. 商用汽车, 2019, No. 344(07): 85-86.。